Определите потенциальную энергию воздушного шара масса оболочкикоторого равна 40 кг, а объем гелия 1000м3 нар находится на высоте 10км.

1. Если тела имеют различную температуру, то между ними возможен обмен тепловой энергией, т. е. теплообмен.

2. Когда тела будут иметь равную температуру, теплообмен прекратится.

3. Тело с высокой температурой, отдает тепловую энергию (теплоту) и остывает. Отданное количество теплоты Q имеет знак «минус». А тело с низкой температурой получает тепловую энергию и нагревается. Полученное количество теплоты Q имеет знак «плюс».

4. Количество теплоты, отданное горячим телом равно количеству теплоты, полученному холодным телом. Это – закон сохранения тепловой энергии. Сохранение тепловой энергии можно записать в виде уравнения теплового баланса. В левой части уравнения складываем количества теплоты (всех тел, участвующих в теплообмене). В правой части уравнения записываем ноль, когда теплообмен с окружающей средой отсутствует.

Для початку треба пригадати, що прискорення вільного падіння g = 10 м/с². Звідси можна відразу ж сказати, що хлопчик падав до поверхні води 1 секунду, оскільки висота, з якою він стрибнув, дорівнює 5 метрам. Цю величину можна отримати, якщо використовувати формулу для визначення довжини пройденого шляху при рівноприскореному русі.

S = · t + a · .  Але оскільки початкова швидкість хлопчика у вертикальному напрямку дорівнювала 0, то S = a · .

Для випадку падіння, коли прискорення дорівнює g, шлях S = g · . З цього виразу випливає, що t² = .

Підставивши відомі величини, знайдемо, що t² = = 1. Таким чином показано, що час вільного падіння з висоти 5 метрів дорівнює 1 секунді.

Вертикальну швидкість, яку за цей час набере хлопчик, знайдемо за формулою Vв = g · t = 10 · 1 = 10 м/с.

Горизонтальна складова повної швидкості (Vг ) не змінюється і дорівнює 6 м/с.

Вектор повної швидкості в момент торкання хлопчиком води знайдемо по теоремі Піфагора:

Vп² = Vг² + Vв² = 6² + 10² = 136.  

Vп ≈ 11,66 м/с.

Кут між вектором швидкості і горизонтом буде дорівнює arctg(Vв/Vг) = arctg() = 59,04°